INSTITUTO TECNOLOGICO DE OAXACA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA DIVISION DE ESTUDIOS SUPERIORES
MATERIA: INGENIERIA DE MATERIALES NO METALICOS
TRABAJO DE INVESTIGACION: POLIMEROS, COMPOSITOS Y CERAMICOS NOMBRE DEL ALUMNO: SAUL ALTAMIRANO BEJARANO
NUM. DE CONTROL: 11160680
GRUPO:MB AULA: L2
HORA DE CLASE:15-16
SEXTOSEMESTRE
PROFESOR: VALERIANO HURTADO INOCENTE FECHA DE ENTREGA: 24DE MARZO DEL 2014
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INDICE
INTRODUCCION-----------------------------------------------------------------------------------------3 POLÍMEROS----------------------------------------------------------------------------------------------4 CERAMICOS---------------------------------------------------------------------------------------------14 COMPOSITOS------------------------------------------------------------------------------COMPOSITOS--------------------------------------------------------------------------------------------------- 22 BIBLIOGRAFIA------------------------------------------------------------------------------------------31 CONCLUSION-------------------------------------------------------------------------------------------32
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Introducción
Los plásticos están compuestos fundamentalmente, por macromoléculas, es decir, larguísima cadenas de átomos enlazados entre sí. Estas macromoléculas son de tal longitud que en realidad se encuentran retorcidas, formando una maraña consigo mismas, y con las macromoléculas m acromoléculas contiguas. Esto les da una consistencia sólida. Cuando estas macromoléculas se calientan (caso de los termoplásticos), pueden llegar a adquirir suficiente movilidad como para f luir, como un líquido. Se dice normalmente que los plásticos no tienen forma", al igual que los líquidos. Podrían entender se como sólidos muy elásticos, o líquidos muy viscosos. Para ser más precisos, hay que especificar que los plásticos son macromoléculas sintéticas, es decir, obtenidas a partir de sustancias químicas sencillas, fabricables en el laboratorio. Se distinguen di stinguen así de otras macromoléculas que sí existen en la naturaleza, como la celulosa, las proteínas, o los almidones. Se trata, t rata, no obstante, de macromoléculas mucho más pequeñas que las de la gran mayoría de plásticos.
Imaginemos a un grupo de niños jugando en el patio de un colegio. Si, de pronto, el maestro da la orden de que todo se cojan de las manos, lo que se obtiene es una larga cadena, cuyos eslabones (monómeros) son niños. Esto es posible gracias a que todos ellos, a pesar de sus naturales diferencias, tienen dos manos con las que forman enlaces con sus compañeros. E1 resultado es un compuesto, que denominaremos “poliniño” (polímero).
También las macromoléculas están formadas por pequeños eslabones unidos en una larga sucesión. A estos eslabones, que de hecho son el punto de partida para su fabricación, se les denomina monómeros, y todos ellos tienen en común s capacidad para reaccionar con otros iguales o parecidos, formando enlaces. A la cadena completa se le denomina polímero, que significa "muchas partes". E1 proceso químico en el que, partiendo de sustancias sencillas de una o varias clases, se lle ga a un polímero de estructura macromolecular recibe el nombre de polimerización.
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Polímeros
Los polímeros (del Griego: poly: muchos y mero: parte, segmento) son macromoléculas (generalmente orgánicas) formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros. El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales, entre los más comunes de estos y entre los polímeros sintéticos encontramos el nailon, el polietileno y la baquelita. Polimerización
La reacción por la cual se sintetiza un polímero a partir de sus monómeros se denomina polimerización. Según el mecanismo por el cual se produce la reacción de polimerización para dar lugar al polímero, esta se clasifica como "polimerización por pasos" o como "polimerización en cadena". En cualquier caso, el tamaño de la cadena dependerá de parámetros como la temperatura o el tiempo de reacción, teniendo cada cadena un tamaño distinto y, por tanto, una masa molecular distinta, de ahí que se hable de masa promedio del polímero. Tipos de polimerización
Existen dos tipos fundamentales de polimerización:
Polimerización por condensación.
En cada unión de dos monómeros se pierde una molécula pequeña, por ejemplo agua. Debido a esto, la masa molecular del polímero no es necesariamente un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Los polímeros de condensación se dividen en dos grupos:
Los Homopolímeros.
Polietilenglicol Siliconas
Los Copolímeros.
Baquelitas. Poliésteres. Poliamidas.
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La polimerización en etapas (condensación) necesita al menos monómeros bifuncionales. Deben de saber que los polímeros pueden ser maquinables. Ejemplo: HOOC--R1--NH2 Si reacciona consigo mismo, entonces <----> HOOC--R1--NH· + ·OC--R1--NH2 + H2O <----> HOOC--R1-NH--CO--R1-NH2 + H2O
Polimerización por adición.
En este tipo de polimerización la masa molecular del polímero es un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. Suelen seguir un mecanismo en tres fases, con ruptura hemolítica: Iniciación: CH2=CHCl + catalizador ⇒ •CH2–CHCl• Propagación o crecimiento: 2 •CH2–CHCl• ⇒ •CH2–CHCl –CH2 – CHCl• Terminación: Los radicales libres de los extremos se unen a impurezas
o bien se unen dos cadenas con un terminal neutralizado.
Tacticidad de poliestireno, atáctico, sindiotáctico, isotáctico.
La estructura puede ser lineal o también ramificada (aparte de poder presentar entrecruzamientos). También pueden adoptar otras estructuras, por ejemplo radiales.
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Polimerización del estireno n indica el grado de polimerización
para
dar
poliestireno
Por otra parte, los polímeros pueden ser lineales, formados por una única cadena de monómeros, o bien esta cadena puede presentar ramificaciones de mayor o menor tamaño. También se pueden formar entrecruzamientos provocados por el enlace entre átomos de distintas cadenas. La naturaleza química de los monómeros, su masa molecular y otras propiedades físicas, así como la estructura que presentan, determinan diferentes características para cada polímero. Por ejemplo, si un polímero presenta entrecruzamiento, el material será más difícil de fundir que si no presentara ninguno. Los enlaces de carbono en los polímeros no son equivalentes entre sí, por eso dependiendo del orden estereoquímico de los enlaces, un polímero puede ser: atáctico (sin orden), isotáctico (mismo orden), o sindiotáctico (orden alternante) a esta conformación se la llama tacticidad. Las propiedades de un polímero pueden verse modificadas severamente dependiendo de su estereoquímica. En el caso de que el polímero provenga de un único tipo de monómero se denomina homopolímero y si proviene de varios monómeros se llama copolímero o heteropolímero. Por ejemplo, el poliestireno es un homopolímero, pues proviene de un único tipo de monómero, el estireno, mientras que si se parte de estireno y acrilonitrilo se puede obtener un copolímero de estos dos monómeros. En los heteropolímeros los monómeros pueden distribuirse de diferentes maneras, particularmente para polímeros naturales, los monómeros pueden repetirse de forma aleatoria, informativa (como en los polipéptidos de las proteínas o en los polinucleótidos de los ácidos nucleicos) o periódica, como en el peptidoglucano o en algunos polisacáridos. Los monómeros que conforman la cadena de un copolímero se pueden ubicar en la cadena principal alternándose según diversos patrones, denominándose copolímero alternante, copolímero en bloque, copolímero aleatorio, copolímero 6
de injerto. Para lograr este diseño, la reacción de polimerización y los catalizadores deben ser los adecuados.
a) Homopolímero c) Copolímero en e) Copolímero de injerto
b) bloque
Copolímero d) Copolímero
alternante aleatorio
Finalmente, los extremos de los polímeros pueden ser distintos que el resto de la cadena polimérica, sin embargo es mucho más importante el resto de la cadena que estos extremos debido a que la cadena es de una gran extensión comparada con los extremos. Clasificación
Existen varias formas posibles de clasificar los polímeros, sin que sean excluyentes entre sí. Según su origen Polímeros naturales. Existen en la naturaleza muchos polímeros y las
biomoléculas que forman los seres vivos son macromoléculas poliméricas. Por ejemplo, las proteínas, los ácidos nucleicos, los polisacáridos (como la celulosa y la quitina), el hule o caucho natural, la lignina, etc.
Se obtienen por transformación de polímeros naturales. Por ejemplo, la nitrocelulosa, el caucho vulcanizado, etc. Polímeros sintéticos. Muchos polímeros se obtienen industrialmente a partir de los monómeros. Por ejemplo, el nailon, el poliestireno, el Policloruro de vinilo (PVC), el polietileno, etc. Polímeros
semisintéticos.
Según su mecanismo de polimerización
En 1929 Carothers propuso la siguiente clasificación:
Polímeros de condensación. La reacción de polimerización implica a
cada paso la formación de una molécula de baja masa molecular, por ejemplo agua. 7
Polímeros de adición. La polimerización no implica la liberación de
ningún compuesto de baja masa molecular.Esta polimerización se genera cuando un "catalizador", inicia la reacción. Este catalizador separa la unión doble carbono en los monómeros, luego aquellos monómeros se unen con otros debido a los electrones libres, y así se van uniendo uno tras uno hasta que la reacción termina. Clasificación de Flory (modificación a la de Carothers para considerar la cinética de la reacción):
Polímeros formados por reacción en cadena. Se requiere un iniciador
para comenzar la polimerización; un ejemplo es la polimerización de alquenos (de tipo radicalario). En este caso el iniciador reacciona con una molécula de monómero, dando lugar a un radical libre, que reacciona con otro monómero y así sucesivamente. La concentración de monómero disminuye lentamente. Además de la polimerización de alquenos, incluye también polimerización donde las cadenas reactivas son iones (polimerización catiónica y aniónica). Polímeros formados por reacción por etapas. El peso molecular del polímero crece a lo largo del tiempo de manera lenta, por etapas. Ello es debido a que el monómero desaparece rápidamente, pero no da inmediatamente un polímero de peso molecular elevado, sino una distribución entre dímeros, trímeros, y en general, oligómeros; transcurrido un cierto tiempo, estos oligómeros empiezan a reaccionar entre sí, dando lugar a especies de tipo polimérico. Esta categoría incluye todos los polímeros de condensación de Carothers y además algunos otros que no liberan moléculas pequeñas pero sí se forman gradualmente, como por ejemplo los poliuretanos.
Según su composición química
Polímeros orgánicos. Posee en la cadena principal átomos de carbono. Polímeros orgánicos vinílicos. La cadena principal de sus moléculas
está formada exclusivamente por átomos de carbono. Dentro de ellos se pueden distinguir:
Poliolefinas, formados mediante la polimerización de olefinas.
Ejemplos: polietileno y polipropileno.
Polímeros estirénicos, que incluyen al estireno entre sus
monómeros. Ejemplos: poliestireno y caucho estireno-butadieno. 8
Polímeros vinílicos halogenados, que incluyen átomos de
halógenos (cloro, flúor...) en su composición. Ejemplos: PVC y PTFE.
Polímeros acrílicos. Ejemplos: PMMA.
Polímeros orgánicos no vinílicos. Además de carbono, tienen átomos
de oxígeno o nitrógeno en su cadena principal. Algunas sub-categorías de importancia:
Poliésteres Poliamidas Poliuretanos
Polímeros inorgánicos. Entre otros:
Basados en azufre. Ejemplo: polisulfuros. Basados en silicio. Ejemplo: silicona.
Según sus aplicaciones
Atendiendo a sus propiedades y usos finales, los polímeros pueden clasificarse en:
Elastómeros. Son materiales con muy bajo módulo de elasticidad y alta
extensibilidad; es decir, se deforman mucho al someterlos a un esfuerzo pero recuperan su forma inicial al eliminar el esfuerzo. En cada ciclo de extensión y contracción los elastómeros absorben energía, una propiedad denominada resiliencia. Plásticos. Son aquellos polímeros que, ante un esfuerzo suficientemente intenso, se deforman irreversiblemente, no pudiendo volver a su forma original. Hay que resaltar que el término plástico se aplica a veces incorrectamente para referirse a la totalidad de los polímeros. Fibras. Presentan alto módulo de elasticidad y baja extensibilidad, lo que permite confeccionar tejidos cuyas dimensiones permanecen estables. Recubrimientos. Son sustancias, normalmente líquidas, que se adhieren a la superficie de otros materiales para otorgarles alguna propiedad, por ejemplo resistencia a la abrasión. Adhesivos. Son sustancias que combinan una alta adhesión y una alta cohesión, lo que les permite unir dos o más cuerpos por contacto superficial. 9
Según su comportamiento al elevar su temperatura
Para clasificar polímeros, una de las formas empíricas más sencillas consiste en calentarlos por encima de cierta temperatura. Según si el material funde y fluye o por el contrario no lo hace se diferencian tres tipos de polímeros:
Termoplásticos, que fluyen (pasan al estado líquido) al calentarlos y se
vuelven a endurecer (vuelven al estado sólido) al enfriarlos. Su estructura molecular presenta pocos (o ningún) entrecruzamientos. Ejemplos: polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo PVC. Termoestables, que no fluyen, y lo único que conseguimos al calentarlos es que se descompongan químicamente, en vez de fluir. Este comportamiento se debe a una estructura con muchos entrecruzamientos, que impiden los desplazamientos relativos de las moléculas. Elastómero, plásticos con un comportamiento elástico que pueden ser deformados fácilmente sin que se rompan sus enlaces o modifique su estructura.
La clasificación termoplásticos / termoestables es independiente de la clasificación elastómeros / plásticos / fibras. Existen plásticos que presentan un comportamiento termoplástico y otros que se comportan como termoestables. Esto constituye de hecho la principal subdivisión del grupo de los plásticos y hace que a menudo cuando se habla de "los termoestables" en realidad se haga referencia sólo a "los plásticos termoestables". Pero ello no debe hacer olvidar que los elastómeros también se dividen en termoestables (la gran mayoría) y termoplásticos (una minoría pero con aplicaciones muy interesantes). Nomenclatura
A parte de las reglas de nomenclatura establecidas por la IUPAC, existe otro mecanismo alternativo con el que también se pueden nombrar los polímeros y es tomando como base el monómero del cual son provenientes. Este sistema es el más común. Entre los compuestos nombrados de esta manera se encuentran: el polietileno y el poliestireno. Se tiene que cuando el nombre del monómero es de una sola palabra, el polímero constituido a partir de este sencillamente agregando el prefijo poli. Las normas internacionales publicadas por la IUPAC indican que el principio general para nombrar polímeros básicos es utilizar el prefijo p o l i - seguido de la unidad estructural repetitiva (UER) que define al polímero, escrita entre paréntesis. La UER debe ser nombrada siguiendo las normas convencionales de la IUPAC para moléculas sencillas 10
Ejemplo: Poli (tio-1,4-fenileno) Las normas IUPAC se utilizan habitualmente para nombrar los polímeros de estructura complicada, ya que permiten identificarlos sin ambigüedad en las bases de datos de artículos científicos.2 Por el contrario, no suelen ser utilizadas para los polímeros de estructura más sencilla y de uso común principalmente porque estos polímeros fueron inventados antes de que se publicasen las primeras normas IUPAC, en 1952, y por tanto sus nombres "comunes" o "tradicionales" ya se habían popularizado. En la práctica, los polímeros de uso común se suelen nombrar según alguna de las siguientes opciones:
Sufijo poli- seguido del monómero del que se obtiene el polímero. Esta convención es diferente de la IUPAC porque el monómero no siempre coincide con la UER y además se nombra sin paréntesis y en muchos casos según una nomenclatura "tradicional", no la IUPAC. Ejemplos: polietileno frente a poli (metileno); poliestireno frente a poli(1-feniletileno) Monómero UER
Polímero
Sistema tradicional etileno Sistema IUPAC
eteno
polietileno metileno poli (metileno)
Monómero UER
Polímero
Sistema tradicional estireno Sistema IUPAC
fenileteno
poliestireno 1-feniletileno poli(1-feniletileno)
Para copolímeros se suelen listar simplemente los monómeros que los forman, a veces precedidos de las palabras caucho o goma si se trata de un elastómero o bien resina si es un plástico. Ejemplos: acrilonitrilo butadieno estireno; caucho estireno-butadieno; resina fenolformaldehído. 11
Es frecuente también el uso indebido de marcas comerciales como sinónimos del polímero, independientemente de la empresa que lo fabrique. Ejemplos: poliamida; Nailon para Teflon para politetrafluoretileno; Neopreno para policloropreno.
La IUPAC reconoce que los nombres tradicionales están firmemente asentados por su uso y no pretende abolirlos sino solo ir reduciendo paulatinamente su utilización en las publicaciones científicas.1 Historia
Los polímeros son muy grandes sumas de moléculas, con masas moleculares que puede alcanzar incluso los millones de UMAs que se obtienen por la repeticiones de una o más unidades simples llamadas “monómeros” unidas
entre sí mediante enlaces covalentes. Estos forman largas cadenas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas. El desarrollo de los polímeros fue inducido a través de las modificaciones de estos con el fin de mejorar sus propiedades físicas en pro del auge de las aplicaciones de los mismos. En 1839, Charles Goodyear modificó el hule a través del calentamiento con azufre (vulcanización), ya que este por lo general era frágil en temperaturas bajas y pegajoso a altas temperaturas. Mediante la vulcanización el hule se convirtió en una sustancia resistente a un amplio margen de temperaturas. Otro acontecimiento que contribuyó al desarrollo continuo de los polímeros fue la modificación de la celulosa que permitió el surgimiento de las fibras sintéticas llamadas rayones. Posteriormente Leo Baekeland instauró el primer polímero totalmente sintético al que llamó baquelita; este se caracterizó por ser un material muy duradero y por provenir de otros materiales de bajo costo como el fenol y el formaldehído. Este compuesto llegó a tener gran éxito durante cierto tiempo. Sin embargo independientemente de los avances aplicativos de los polímeros, no se tenía mucha información en cuanto a la estructura de estos. En el transcurso de la década de 1920, Herman Staudinger fue el primero en instituir que los polímeros eran compuestos de gran peso molecular que se encontraban unidos mediante la formación de enlaces covalentes. Tal idea fue apoyada años más tarde por Wallace Carothers, de DuPont, los cuales llegaron a establecer concepciones similares. Estos conceptos dieron paso al desarrollo de la química de los polímeros tanto sintéticos como naturales. Los polímeros naturales, por ejemplo la lana, la seda, la celulosa, etc., se han empleado profusamente y han tenido mucha importancia a lo largo de la 12
historia. Sin embargo, hasta finales del siglo XIX no aparecieron los primeros polímeros sintéticos, como por ejemplo el celuloide. Los primeros polímeros que se sintetizaron se obtenían a través de transformaciones de polímeros naturales. En 1839 Charles Goodyear realiza el vulcanizado del caucho. El nitrato de celulosa se sintetizó accidentalmente en el año 1846 por el químico Christian Friedrich Schönbein y en 1868, John W. Hyatt sintetizó el celuloide a partir de nitrato de celulosa. El primer polímero totalmente sintético se obtuvo en 1907 , 3 cuando el químico belga Leo Hendrik Baekeland fabrica la baquelita a partir de formaldehído y fenol. Otros polímeros importantes se sintetizaron en años siguientes, por ejemplo el poliestireno (PS) en 1911 o el poli (cloruro de vinilo) (PVC) en 1912. En 1922, el químico alemán Hermann Staudinger comienza a estudiar los polímeros y en 1926 expone su hipótesis de que se trata de largas cadenas de unidades pequeñas unidas por enlaces covalentes. Propuso las fórmulas estructurales del poliestireno y del polioximetileno, tal como las conocemos actualmente, como cadenas moleculares gigantes, formadas por la asociación mediante enlace covalente de ciertos grupos atómicos llamados "unidades estructurales". Este concepto se convirtió en "fundamento" de la química macromolecular sólo a partir de 1930, cuando fue aceptado ampliamente. En 1953 recibió el Premio Nobel de Química por su trabajo. Wallace Carothers, trabajando en la empresa DuPont desde 1928, desarrolló un gran número de nuevos polímeros: poliésteres, poliamidas, neopreno, etc. La Segunda Guerra Mundial contribuyó al avance en la investigación de polímeros. Por ejemplo, fue muy importante la sustitución del caucho natural por caucho sintético. En los años 1950 el alemán Karl Ziegler y el italiano Giulio Natta desarrollaron los catalizadores de Ziegler-Natta y obtuvieron el Premio Nobel de Química en 1963. Otro Premio Nobel de Química fue concedido por sus estudios de polímeros a Paul J. Flory en 1974. En la segunda mitad del siglo XX se desarrollaron nuevos métodos de obtención, polímeros y aplicaciones. Por ejemplo, catalizadores metalocénicos, fibras de alta resistencia, polímeros conductores (en 2000 Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid y Hideki Shirakawa recibieron el Premio Nobel de Química por el desarrollo de estos polímeros), estructuras complejas de polímeros, polímeros cristales líquidos, etc. 13
Ejemplos de polímeros de gran importancia Polímeros comunes
Polietileno (PE) (HDPE o LDPE, alta y baja densidad) Polipropileno (PP) Poliestireno (PS) Poliuretano (PU) Policloruro de vinilo (PVC) Politereftalato de etileno (PET) Polimetilmetacrilato (PMMA)
Polímeros de ingeniería
Nailon (poliamida 6, PA 6) Polietilenimina Polilactona Policaprolactona Poliéster Polisiloxanos Polianhidrido Poliurea Policarbonato Polisulfonas Poliacrilonitrilo Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS) Polióxido de etileno Policicloctano Poli (n-butil acrilato) Tereftalato de Polibutileno (PBT) Estireno Acrilonitrilo (SAN) Poliuretano Termoplástico (TPU)
Material cerámico
Un material cerámico es un tipo de material inorgánico, no metálico, buen aislante y que además tiene la propiedad de tener una temperatura de fusión y resistencia muy elevada. Asimismo, su módulo de Young (pendiente hasta el límite elástico que se forma en un ensayo de tracción) también elevado, además presentan un modo de rotura frágil. Todas estas propiedades, hacen que los materiales cerámicos sean imposibles de fundir y de mecanizar por medios tradicionales (fresado, torneado, 14
brochado, etc). Por esta razón, en las cerámicas realizamos un tratamiento de sinterización. Este proceso, por la naturaleza en la cual se crea, produce poros que pueden ser visibles a simple vista. Un ensayo a tracción, por los poros y un módulo de Young y una fragilidad elevados y al tener un enlace interatómico (iónico y/o covalente),1 es imposible de realizar. Existen materiales cerámicos cuya tensión mecánica en un ensayo de compresión puede llegar a ser superior a la tensión soportada por el acero. La razón, viene dada por la compresión de los poros/agujeros que se han creado en el material. Al comprimir estos poros, la fuerza por unidad de sección es mayor que antes del colapso de los poros. Clasificación
El producto obtenido dependerá de la naturaleza de la arcilla empleada, de la temperatura y de las técnicas de cocción a las que ha sido sometido. Así tenemos: Materiales cerámicos porosos
No han sufrido vitrificación, es decir, no se llega a fundir el cuarzo como la arena. Su fractura (al romperse) es terrosa, siendo totalmente permeables a los gases, líquidos y grasas. Los más importantes:
Arcilla cocida. De color rojizo debido al óxido de hierro de las arcillas que la componen. La temperatura de cocción es de entre 700 a 1.000 °C. Si una vez cocida se recubre con óxido de estaño (similar a esmalte blanco), se denomina loza estannífera. Se fabrican: baldosas, ladrillos, tejas, jarrones, cazuelas, etc. Loza italiana. Se fabrica con arcilla entre amarillenta y rojiza mezclada con arena, pudiendo recubrirse de barniz transparente. La temperatura de cocción varía entre 1.050 a 1.070 °C. Loza inglesa. Fabricada de arcilla arenosa de la que se elimina mediante lavado el óxido de hierro y se le añade sílex (25-35%), yeso, feldespato (bajando el punto de fusión de la mezcla) y caolín para mejorar la blancura de la pasta. La cocción se realiza en dos fases:
1. Cocido entre 1.200 y 1.300 °C. 2. Se extrae del horno y se cubre de esmalte. El resultado es análogo a las porcelanas, pero no es impermeable.
Refractarios. Se trata de arcillas cocidas porosas en cuyo interior hay unas proporciones grandes de óxido de aluminio, torio, berilio y circonio. La cocción se efectúa entre los 1.300 y los 1.600 °C. El enfriamiento se debe realizar lenta y progresivamente para no producir agrietamientos ni 15
tensiones internas. Se obtienen productos que pueden resistir temperaturas de hasta 3.000 °C. Las aplicaciones más usuales son: 1. Ladrillos refractarios, que deben soportar altas temperaturas en el interior de hornos. 2. Electrocerámicas: Con las que en la actualidad se están llevando a cabo investigaciones en motores de automóviles, aviones, generadores eléctricos, etc., con vistas a sustituir elementos metálicos por refractarios, con los que se pueden obtener mayores temperaturas y mejor rendimiento. Una aplicación no muy lejana fue su uso por parte de la NASA para proteger la parte delantera y lateral del Challenger en el aterrizaje. Materiales cerámicos impermeables y semi-impermeables
Se los ha sometido a temperaturas bastante altas en las que se vitrifica completamente la arena de cuarzo. De esta manera se obtienen productos impermeables y más duros. Los más destacados:
Gres cerámico común.- Se obtiene a partir de arcillas ordinarias, sometidas a temperaturas de unos 1.300 °C. Es muy empleado en pavimentos. Gres cerámico fino.- Obtenido a partir de arcillas refractarias (conteniendo óxidos metálicos) a las que se le añade un fundente (feldespato) con objeto de rebajar el punto de fusión. Más tarde se introducen en un horno a unos 1.300 °C. Cuando esta a punto de finalizar la cocción, se impregnan los objetos de sal marina. La sal reacciona con la arcilla y forma una fina capa de silicoalunminato alcalino vitrificado que confiere al gres su vidriado característico. Porcelana. Se obtiene a partir de una arcilla muy pura, denominada caolín, a la que se le añade fundente (feldespato) y un desengrasante (cuarzo o sílex). Son elementos muy duros soliendo tener un espesor pequeño (de 2 a 4 mm), su color natural es blanco o translucido. Para que el producto se considere porcelana es necesario que sufra dos cocciones: una a una temperatura de entre 1.000 y 1.300 °C y otra a más alta temperatura pudiendo llegar a los 1.800 °C. Teniendo multitud de aplicaciones en el hogar (pilas de cocina, vajillas, etc.) y en la industria (toberas de reactores, aislantes en transformadores, etc.). Según la temperatura se distinguen dos tipos:
1. Porcelanas blandas. Cocidas a unos 1.000 °C, se sacan se les aplica esmalte y se vuelven a introducir en el horno a una temperatura de 1.250 °C o más.
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2. Porcelanas duras. Se cuecen a 1.000º C, a continuación se sacan, se esmaltan, y se reintroducen en el horno a unos 1.400 °C o más. Si se decoran se realiza esta operación y luego se vuelven a introducir en el horno a unos 800 °C.
Materiales refractarios.- Según la norma Europea DIN 51060/ISO/R 836 , considera resistente al calor aquel material que se reblandece a una temperatura inferior de 1,500°C; y refractario, aquel material que se reblandece con un mínimo de temperatura de 1,500°C y alta refractariedad para aquel material que se reblandece a un temperatura mínima de 1,800;°C.
Y en general un material refractario es aquel que tiene una aplicación a temperatura por arriba de los 600°C. Los materiales cerámicos son incandescentes si se le aplican 30W Cerámica
Jarrón de cerámica, Théodore Deck, siglo XIX. La cerámica (palabra derivada del griego κεραμικός keramikos, "sustancia quemada") es el arte de fabricar recipientes, vasijas y otros objetos de arcilla, u otro material cerámico y por acción del calor transformarlos en recipientes de terracota, loza o porcelana. También es el nombre de estos objetos. El término se aplica de una forma tan amplia que ha perdido buena parte de su significado. No sólo se aplica a las industrias de silicatos (grupo de minerales 17
de mayor abundancia, pues constituyen más del 95% de la corteza terrestre), sino también a artículos y recubrimientos aglutinados por medio del calor, con suficiente temperatura como para dar lugar al sinterizado. Este campo se está ampliando nuevamente incluyendo en él a cementos y esmaltes sobre metal. Historia
La historia de la cerámica va unida a la historia de casi todos los pueblos del mundo. Abarca sus mismas evoluciones y fechas y su estudio está unido a las relaciones de los seres humanos que han permitido el progreso de este arte. La invención de la cerámica se produjo durante el neolítico, cuando se hicieron necesarios recipientes para almacenar el excedente de las cosechas producido por la práctica de la agricultura. En un principio esta cerámica se modelaba a mano, con técnicas como el pellizco, el colombín o la placa (de ahí las irregularidades de su superficie), y tan solo se dejaba secar al sol en los países cálidos y cerca de los fuegos tribales en los de zonas frías. Más adelante comenzó a decorarse con motivos geométricos mediante incisiones en la pasta seca, cada vez más compleja, perfecta y bella elaboración determinó, junto con la aplicación de cocción, la aparición de un nuevo oficio: el del alfarero. Según las teorías difusionistas, los primeros pueblos que iniciaron la elaboración de utensilios de cerámica con técnicas más sofisticadas y cociendo las piezas en hornos fueron los chinos. Desde China pasó el conocimiento hacia Corea y Japón por el Oriente, y hacia el Occidente, a Persia y el norte de África hasta llegar a la Península Ibérica. En todo este recorrido, las técnicas fueron modificándose. Esto fue debido a ciertas variantes; una de ellas fue porque las arcillas eran diferentes. En China se utilizaba una arcilla blanca muy pura, el caolín, para elaborar porcelana, mientras que en Occidente estas arcillas eran difíciles de encontrar. Otras variantes fueron los motivos decorativos y los diferentes métodos utilizados para la cocción.
Cerámica ibera del siglo IV a. C. (M.A.N., Madrid), hallada en Baza (Granada) 18
El invento del torno de alfarero, ya en la Edad de los Metales, vino a mejorar su elaboración y acabado, como también su cocción al horno que la hizo más resistente y amplió la gama de colores y texturas. En principio, el torno era solamente una rueda colocada en un eje vertical de madera introducido en el terreno, y se la hacía girar hasta alcanzar la velocidad necesaria para elaborar la pieza. Poco a poco fue evolucionando, se introdujo una segunda rueda superior y se hacía girar el torno mediante un movimiento del pie; posteriormente se añadió un motor, que daba a la rueda diferente velocidad según las necesidades. A menudo la cerámica ha servido a los arqueólogos para datar los yacimientos e, incluso, algunos tipos de cerámica han dado nombre a culturas prehistóricas. Uno de los primeros ejemplos de cerámica prehistórica es la llamada cerámica cardial. Surgió en el Neolítico, debiendo su denominación a que estaba decorada con incisiones hechas con la concha del cardium edule, una especie de berberecho. La cerámica campaniforme, o de vaso campaniforme, es característica de la edad de los metales y, más concretamente, del calcolítico, al igual que la cerámica de El Argar (argárica) lo es de la Edad del Bronce. Los ceramistas griegos trabajaron la cerámica influenciados por las civilizaciones del Antiguo Egipto, Canaán y Mesopotamia. Crearon recipientes con bellas formas que cubrieron de dibujos que narraban la vida y costumbres de su época. La estética griega fue heredada por la Antigua Roma y Bizancio, que la propagaron hasta el Extremo Oriente. Se unió después a las artes del mundo islámico, de las que aprendieron los ceramistas chinos el empleo del bello azul de cobalto. Desde el norte de África penetró el arte de la cerámica en la Península Ibérica, dando pie a la creación de la loza hispano-morisca, precedente de la cerámica mayólica con esmaltes metálicos, de influencia persa, y elaborada por primera vez en Europa en Mallorca (España), introducida después con gran éxito en Sicilia y en toda Italia, donde perdió la influencia islámica y se europeizó. Usos
Su uso inicial fue, fundamentalmente, la elaboración de recipientes empleados para contener alimentos o bebidas. Más adelante se utilizó para modelar figurillas de posible carácter simbólico, mágico, religioso o funerario. También se empleó como material de construcción en forma de ladrillo, teja, baldosa o azulejo, conformando muros o revistiendo paramentos. La técnica del vidriado le proporcionó gran atractivo, se utilizó también en escultura. Actualmente también se emplea como aislante eléctrico y térmico en hornos, motores y en blindaje.
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Utensilios
Interruptor de luz antiguo, que se hacía de cerámica por ser un buen aislante eléctrico. El torno y el horno son los elementos fundamentales e importantes para la fabricación de la cerámica. Se necesita además pinceles y varillas para la decoración. Las principales herramientas o utensilios son:
Palillos de madera para modelar Vaciadores Herramientas de metal para esculpir Medias lunas de metal o cuchillas de metal Cortador de barro Tornetas Tornos para ceramistas Extrusoras Buriles variados Jeringa con varias puntas Marcadores Cortadores con formas Pinceles punta de goma Compás de escultor Bancos de decoración de cerámica avanzada
Técnicas y materiales
Las distintas técnicas que se han ido utilizando han dado como resultado una gran variedad de acabados:
Loza Terracota Terracota vidriada Terracota esmaltada Fayenza Mayólica Porcelana 20
Gres Biscuit
La materia prima es la arcilla. Se emplea agua, sílice, plomo, estaño y óxidos metálicos. Para la cerámica llamada gres se utiliza una arcilla no calcárea y sal. Otro material importante para otro tipo de cerámica es el caolín mezclado con cuarzo y feldespato. También se emplea el polvo de alabastro y mármol. Para las porcelanas se utilizan los óxidos de potasio, magnesio y aluminio. Decoración
Tanto antes como después de ser cocida, la pieza de alfarería puede ser adornada sometiéndola a diferentes técnicas de decoración:
Impresa (cerámica cardial y cultura de la cerámica cordada). Incisa, como el esgrafiado Bruñida En relieve Pintada A lustre, identificada con algunas técnicas como la Loza dorada.1
Fabricación
La fabricación de componentes cerámicos tiene lugar de la siguiente manera: 1. La materia prima es la arcilla. Se emplea agua, sílice, plomo, estaño y óxidos metálicos (dependiendo del tipo de cerámica). 2. Se procede a molerlos hasta conseguir un polvo finísimo y/o se mezcla en la proporción más adecuada. 3. Se introduce el polvo en el molde que conformará la pieza. 4. Se somete a la prensa estática (llamada así porque actúa en todas las direcciones) a presiones muy altas, hasta 3.000 kilos por centímetro cuadrado. 5. Se cuece al horno a una temperatura de entre 1.600 y 2.000 grados centígrados. El proceso de prensado y cocción se denomina sinterización. 6. Sin embargo las piezas no salen absolutamente perfectas de la prensa y a algunas se las impone un posterior ajuste de calibración. La enorme dureza del material se convierte ahora en un inconveniente, ya que solo se puede utilizar el diamante en su tallado. Incluso con este tipo de herramientas la remecanización resulta lenta y trabajosa y desgaste rápidamente el utillaje, lo que encarece notablemente los costes. Como alternativa se está investigando nuevos métodos de tratamiento de las superficies cerámicas basado en ultrasonidos. 7. La última fase del proceso de fabricación es el control de calidad. 21
Materiales
Los materiales son buenos aislantes y que además tienen la propiedad de tener una temperatura de fusión y resistencia en compresión elevadas. Así mismo, su módulo de Young (pendiente hasta el límite elástico que se forma en un ensayo de tracción) también es muy elevado (lo que llamamos fragilidad). Todas estas propiedades, hacen que los materiales sean imposibles de fundir y de mecanizar por medios tradicionales (fresado, torneado, brochado, etc). Por esta razón, en las cerámicas realizamos un tratamiento de sinterización. Este proceso, por la naturaleza en la cual se crea, produce poros que pueden ser visibles a simple vista. Un ensayo a tracción, por los poros y un elevado módulo de Young (fragilidad elevada) y al tener un enlace iónico covalente, es imposible de realizar. Existen materiales cuya tensión mecánica en un ensayo de compresión puede llegar a ser superior a la tensión soportada por el acero. La razón, viene dada por la compresión de los poros/agujeros que se han creado en el material. Al comprimir estos poros la fuerza por unidad de sección es mayor que antes del colapso de los poros. Las propiedades de un material cerámico dependen de la naturaleza de la arcilla empleada, de la temperatura y de las técnicas de cocción a las que ha sido sometido.
Composite
Composite dental. Los composites o resinas compuestas son materiales sintéticos que están mezclados heterogéneamente y que forman un compuesto, como su nombre indica. Están compuestos por moléculas de elementos variados. Estos componentes pueden ser de dos tipos: los de cohesión y los de refuerzo. Los componentes de cohesión envuelven y unen los componentes de refuerzo (o simplemente refuerzos) manteniendo la rigidez y la posición de éstos. Los refuerzos confieren unas propiedades físicas al conjunto tal que mejoran las 22
propiedades de cohesión y rigidez. Así, esta combinación de materiales le da al compuesto unas propiedades mecánicas notablemente superiores a las de las materias primas de las que procede. Tales moléculas suelen formar estructuras muy resistentes y livianas; por este motivo se utilizan desde mediados del siglo XX en los más variados campos: aeronáutica, fabricación de prótesis, astro y cosmonáutica, ingeniería naval, ingeniería civil, artículos de campismo, etc El adobe, formado por arcilla y paja, es el composite más antiguo que conocemos y aún hoy se sigue utilizando en la construcción de viviendas. Macroscópicamente la arcilla (cohesión) se distingue de la paja (refuerzo), pero la mezcla heterogénea tiene unas propiedades mecánicas mejores que las de sus respectivos componentes individuales. Otro ejemplo claro lo podemos encontrar en los cimientos de los edificios: hormigón reforzado con una matriz de acero corrugado, los innovadores cimientos de goma y muelles de Japón para amortiguar los terremotos (aislamiento sísmico). Los composites se utilizan en la industria aeroespacial y aeronáutica para aligerar el peso de la estructura y para el revestimiento de satélites, transbordadores y aviones. Fabricación de composites
Existe un amplio abanico de industrias que se dedican a la fabricación de composites:
Hay composites que se usan para el empastado y remodelación de dientes. Los tubos de lanzagranadas y de mortero en el ámbito militar o los mástiles de regatas están hecho de fibras de hilo urdido en diagonal embebidas en una resina termoestable. La cubierta de las ruedas de cualquier vehículo, los manguitos (o tubos) del circuito de agua de un motor de combustión interna refrigerado por agua, están hechos de caucho reforzado de fibras. La carpenta y revestimiento de aviones, helicópteros, cohetes espaciales están formados por cajones y paneles de fibra de vidrio o fibra de carbono. La fabricación de grandes recipientes de plástico en los que se envuelven con fibra. Materiales de construcción: agregados de áridos, asfalto, cerámicas y cementos.
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Composites en odontología]
Diente reparado con composite.
DENIMED RESINA NANOHIBRID 030 Se utilizan en odontología para obturar dientes. A diferencia de la amalgama de plata, que necesita tener unas cavidades especiales (cavidades de Black) para su obturación, el composite se adhiere micromecánicamente a la superficie del diente sin depender de la cavidad. Las resinas compuestas están formadas por un componente orgánico polimérico llamado matriz , y un componente inorgánico mineral de relleno. La primera C compuesta, sintetizada en 1962 por Ray Bowen estaba formada por bisfenol glicidil como matriz orgánica y cuarzo como relleno inorgánico. Una de las grandes ventajas de los composites es que permiten diversos colores, que emulan la coloración de las piezas.
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Composición Matriz orgánica:
BIS GMA: bisfenol glicidil metacrilato, tiene un alto peso molecular, es muy viscoso por lo que es difícil su manipulación, su estructura química tiene dos enlaces reactivos en ambos extremos de la molécula. UDMA: uretano de metacrilato, fue descubierto en 1974. Se diferencia del anterior en que tiene mejor viscosidad y rigidez, pero mayor contracción de polimerización. Monomeros: Son partículas de bajo peso molecular, también llamados controladores de viscosidad. Relleno inorgánico: En toda resina compuesta la parte orgánica dará las propiedades negativas y la parte de relleno inorgánico las propiedades positivas. Los minerales más utilizados en la actualidad para el relleno inorgánico son: cuarzo, zirconita y los silicatos de aluminio. Otros componentes: podemos mencionar
Agentes de unión: son los silanos. Iniciadores-activadores: Puede ser por medio de una reacción química usando peróxido de benzoilo y aminas terciarias o por reacción fotoquímica, por fotopolimerización, usando canforquinona y aminas terciarias.
Como primera medida...un compósito es cualquier material constituido por más de un componente. Hay un montón de compósitos alrededor suyo. El concreto es un compósito. Está formado por cemento, grava y arena, y a menudo contiene bastones de acero en su interior para refuerzo. Otros compósitoss están constituidos por una lámina de poliéster y una fina lámina de aluminio formando un sandwich. En esta página vamos a hablar principalmente de los compósitos poliméricos. Obviamente nos referimos a los compósitos constituidos por polímeros o por polímeros y otra clase de materiales. Pero específicamente vamos a tratar con los compósitos de fibra reforzada. Estos son materiales en los cuales una fibra hecha de un material es incorporada a otro material. ¿Por qué hacemos ésto? Veamos...
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Seco Odio desilusionar a los rockeros, pero esta sección no tiene nada que ver con Polly Jean Harvey, aunque sí está relacionada con Los Beatles, como usted verá si sigue leyendo. De todos modos, hablemos de un ejemplo de uno de los primeros compósitos poliméricos de fibra reforzada hecho por los seres humanos. Hace mucho tiempo, los habitantes de América del Sur y Central usaron el latex de caucho natural, el poliisopreno, para hacer guantes, botas y pelotas de goma que usaban para un juego muy similar al básquet moderno. Pero si usted ha usado alguna vez guantes de goma, sabrá que un impermeable hecho de latex de caucho sería verdaderamente incómodo. De modo que en algún momento de mediados del siglo XIX, un hombre llamado Charles Macintosh apareció con una brillante idea... Tomó dos capas de hilado de algodón y las incorporó al caucho natural, también conocido como poliisopreno, haciendo un sandwich de tres capas, como el que está a la derecha. (Recuerde que el algodón es una forma de polímero natural llamado celulosa.) Con ésto se logró un buen impermeable, porque el caucho impidió que pasara el agua y las capas de algodón lo hicieron cómodo para usar. Hasta hoy, en Inglaterra se le dice "macintosh" a los impermeables, o simplemente "mack". Y a eso se refieren Los Beatles cuando cantan en "Penny Lane": "And the banker never wears a mack/In the pouring rain, very strange" ("Y el bancario nunca usa impermeable/Bajo el aguacero, qué extraño"). ¿Y por qué hacemos compósitos?: para lograr un material que tenga las propiedades de los dos componentes que los conforman. En este caso, combinamos la resistencia al agua del poliisopreno con el confort del algodón. Los compósitos modernos están hechos, generalmente, de dos componentes, una fibra y una matriz . La fibra es casi siempre vidrio, pero a veces es Kevlar, fibra de carbono, o polietileno. La matriz es por lo general un termorrígido como una resina epoxi, el polidiciclopentadieno, o una poliimida. La fibra es incorporada a la matriz con el propósito de volverla a ésta más resistente. Los compósitos de fibra reforzada tienen dos características importantes. Son resistentes y livianos. A menudo son más resistentes que el acero, pero pesan mucho menos. Esto significa que los compósitos pueden ser usados para hacer más livianos a los autos, aumentando la eficiencia de la nafta. Y también significa menor contaminación.
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Lo que Hacen las Fibras Un compósito común de fibra reforzada en el Fiberglas TM. Su matriz se hace por reacción de un poliéster con los dobles enlaces carbono-carbono de su cadena y con estireno. Se vierte una mezcla del estireno y el poliéster sobre una masa de fibras de vidrio.
El estireno y los dobles enlaces del poliéster reaccionan por polimerización vinílica por radicales libres y forman una resina entrecruzada. Las fibras de vidrio quedan atrapadas en el interior, donde actúan como refuerzo. En el FiberglasTM las fibras no están alineadas en ninguna dirección en particular. Constituyen sólo una masa entrelazada, como se ve a la derecha. Pero podemos hacer que el compósito sea más resistente, alineando todas las fibras en la misma dirección. Las fibras orientadas hacen cosas extrañas en el compósito. Cuando usted estira el compósito en la dirección de las fibras, éste es muy resistente. Pero si lo estira en ángulos rectos a la dirección de las fibras, el material ya no es resistente en absoluto.
Esto no siempre es malo, porque a veces sólo necesitamos que el compósito sea resistente en una sola dirección. En ocasiones, el material que usted está haciendo, sólo estará bajo tensión en una dirección. Pero otras veces requerimos resistencia en más de una dirección. De modo que simplemente orientamos las fibras en más de una dirección. A menudo hacemos ésto empleando un tejido de las fibras para reforzar el compósito. Este tejido le otorga al compósito buena resistencia en muchas direcciones.
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Qué Hace la Matriz ¿Y qué hay de la matriz? Hemos hablado de lo que hacen las fibras por la matriz, ¿pero qué hace la matriz por las fibras? ¿Por qué no usamos sólo las fibras? En primer lugar, la matriz mantiene unidas a las fibras. Un montón de fibras sueltas no sería de gran utilidad. Además, si bien las fibras son resistentes, pueden ser quebradizas. Bajo tensión, la matriz puede absorber energía por deformación. Es decir, la matriz adiciona dureza al compósito. Y finalmente, a pesar de que las fibras tienen buena fuerza tensil (es decir, son resistentes cuando se las estira), por lo general tienen una pésima resistencia a la compresión. O sea, se arquean cuando usted las aprieta. La matriz le otorga al compósito, resistencia a la compresión. Si desea saber más sobre lo que significa ser resistente y duro y cuál es la diferencia entre resistencia y dureza, visite nuestra página que trata sobre las Propiedades Mecánicas de los Polímeros. Comparando las Fibras No todas las fibras son iguales. Tienen sus pro y sus contra. El vidrio es la fibra más conocida. ¿Por qué? Porque es muy económico. Puede parecer extraño que el vidrio sea usado como reforzante, cuando es realmente tan fácil de romper. Lo sé a través de años de experiencia destructiva en el laboratorio. Pero por alguna razón, cuando el vidrio es transformado en fibras diminutas, se comporta de modo muy distinto. Las fibras de vidrio son resistentes y flexibles. Y ya que estamos...¿Se acuerda de las zapatillas de cristal que la Cenicienta usaba en el baile? Por cierto que no estaban hechas de cristal común. Eran de un material compósito de fibra reforzada de vidrio. Es decir, piénselo. ¿Zapatos de cristal? ¡Se hubieran roto en cuanto la Cenicienta pisara la superficie de grava a la entrada del palacio del Príncipe Encantado! Y si no, se hubieran hecho añicos cuando el torpe príncipe pisó el pie de la danzante Cenicienta. Pero las zapatillas hechas de compósito de vidrio reforzado, serían lo suficientemente resistentes ¡como para soportar el pisotón del pie real más grande del mundo! 28
Aún así, existen fibras más resistentes todavía. Lo cual es excelente, porque a veces el vidrio no es lo suficientemente resistente y duro. Para algunos objetos, como por ejemplo piezas de avión, sujetas a una gran tensión, se necesitan mejores fibras. Si no interesa el costo, usted puede usar fibras más resistentes, pero mucho más costosas, como el Kevlar, fibra de carbono o el Spectra. La fibra de carbono es generalmente más resistente que el Kevlar, o sea, puede soportar más fuerza sin romperse. Pero el Kevlar tiende a ser más duro. Esto quiere decir que puede absorber más energía sin romperse, más aún que la fibra de carbono. Pero el Spectra TM, que es un tipo de polietileno, es más resistente y más duro que el Kevlar y la fibra de carbono. Comparando las Matrices Hay diferentes necesidades para diferentes matrices. Cuando lo que queremos es ahorrar dinero, entonces tenemos matrices económicas con propiedades aceptables. Los sistemas poliéster insaturado/estireno de los que ya hablamos oportunamente, constituyen un buen ejemplo. Son ideales para usos diarios. Las carrocerías de los Chevrolet Corvette están constituidas por compósito a base de matrices de poliéster insaturado y fibras de vidrio. Pero presentan algunos inconvenientes. Se encogen mucho cuando curan, absorben agua con extrema facilidad y tienen una baja resistencia al impacto. Tampoco son demasiado resistentes a los agentes químicos. Otro sistema de bajo costo es la llamada resina vinil éster. El primer paso a seguir para obtener una resina vinil éster es hacer reaccionar un diepóxido con ácido acrílico o metacrílico:
Luego se polimerizan los grupos vinilos, obteniendo una resina entrecruzada. A veces se emplean oligómeros más grandes, como éste:
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Y curan del mismo modo, por medio de la polimerización de sus grupos vinilo. Las resinas vinil éster poseen algunas ventajas sobre los poliésteres insaturados. No absorben tanta agua y casi no encogen cuando curan. Además, presentan muy buena resistencia química. Debido también a los grupos hidroxilo, se unen perfectamente al vidrio. Viene bien si usted está usando vidrio como fibra. Pero ni los vinil ésteres ni los poliésteres insaturados son adecuados para aplicaciones a altas temperaturas. En ese caso, debemos usar matrices como las resinas epoxi. Para obtenerlas, comenzamos con un diepóxido, tal como procedimos para hacer las resinas vinil éster. Sólo que esta vez no lo hacemos reaccionar con ácido acrílico, sino que lo curamos con una diamina. Los grupos epoxi reaccionan con la diamina y todo el sistema se entrecruza:
Debido a todos los grupos hidroxilo, las resinas epoxi se unen perfectamente a las fibras de vidrio. Pero poseen algunas propiedades que usted no las obtendría con matrices más baratas. No absorben agua ni tampoco se encogen con el curado. Y pueden ser usadas a altas temperaturas, hasta 160 oC en ciertos casos. Pero para aplicaciones que requieran MUY altas temperaturas, no estamos seguros qué emplear. Existen muchas opciones. Las poliimidas resisten muy bien la temperatura, pero absorben mucha agua, lo cual causa su ruptura. Los polibenzoxazoles también son resistentes a la temperatura, pero son casi imposibles de procesar. Algunos están interesados en matrices totalmente hidrocarbonadas. En este terreno, la investigación aún no está desarrollada.
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El interés está puesto mayormente en la industria aeroespacial. Existe gran avidez por construir un avión espacial que pueda volar de Tokio a Los Angeles en tres horas. Este avión entraría en una órbita terrestre durante su vuelo. Eso significa que tendría que re-ingresar a la atmósfera, lo cual generaría una impresionante cantidad de calor en la superficie del avión. Y se necesitan materiales compósitos que puedan soportar semejante tortura.
Bibliografía
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